Īpaši ātri gaisa un kosmosa ceļojumi tikko kļuvuši tuvāki ar hiperskaņas detonācijas testu

Konceptuāls hiperskaņas lidmašīna. (NASA / Daniels Rosato / UCF)

Nebeidzama detonācija varētu būt atslēga uz hiperskaņas lidojumiem un kosmosa lidmašīnām, kas var nemanāmi lidot no Zemes orbītā. Un tagad pētnieki laboratorijā ir atjaunojuši sprādzienbīstamu parādību, kas varētu to padarīt iespējamu.

Detonācijas ir īpaši spēcīgs sprādziena veids, kas virzās uz āru ātrāk nekā skaņas ātrums . Milzīgais sprādziens, kas pagājušā gada augustā satricināja Beirūtas ostu Libānā bija detonācija, un tās izraisītā plašā iznīcināšana parāda milzīgo enerģijas daudzumu, ko tie spēj saražot.

Zinātnieki jau sen ir sapņojuši par lidmašīnu dzinēju izveidi, kas varētu izmantot šo enerģiju; teorētiski šāds kuģis varētu lidot no Ņujorkas uz Londonu mazāk nekā stundas laikā. Taču detonācijas ir neticami grūti kontrolēt un parasti ilgst mazāk nekā mikrosekundi, tāpēc neviens vēl nav spējis tās padarīt par realitāti.

Saistīts: 10 visu laiku lielākie sprādzieni

Tagad komanda no Centrālās Floridas universitātes ir izveidojusi eksperimentālu iestatījumu, kas ļauj viņiem vairākas sekundes uzturēt detonāciju fiksētā stāvoklī, kas, pēc pētnieku domām, ir nozīmīgs solis ceļā uz nākotnes hiperskaņas piedziņas sistēmām.

'Tas, ko mēs šeit cenšamies darīt, ir kontrolēt šo detonāciju,' sacīja Karīms Ahmeds, Centrālās Floridas universitātes mehāniskās un kosmosa inženierijas asociētais profesors un vadošais autors jaunam pētījumam, kas publicēts pirmdien (10. maijā). ) žurnālā Proceedings of the National Academy of Sciences .

'Mēs vēlamies to iesaldēt kosmosā un izmantot šo enerģiju. Tā vietā, lai iznīcinātu ēkas, kā jūs redzējāt Libānā, tagad es vēlos to izmantot un radīt ar to spēku,' Ahmeds stāstīja Live Science.

'Ja mēs to varam, mēs varam ceļot ļoti ātri.'

Izrāviens tika balstīts uz gadu desmitiem ilgo teorētisko dzinējspēka sistēmu, ko sauc par slīpo detonācijas viļņu dzinēju (ODWE).

Koncepcija darbojas, virzot gaisa un degvielas maisījumu ar hiperskaņas ātrumu (vairāk nekā piecas reizes lielāku par skaņas ātrumu) virzienā uz rampu, kas rada triecienvilni. Šis triecienvilnis ātri uzsilda degvielas un gaisa maisījumu un izraisa tā detonāciju, lielā ātrumā izpūšot izplūdes gāzes no dzinēja aizmugures. Rezultāts? Daudz vilces.

Šādā veidā detonējot gaisa un degvielas maisījumam, iegūtā sadegšana ir īpaši efektīva, jo tiek sadedzināti gandrīz 100 procenti degvielas. Detonācija rada arī lielu spiedienu, kas nozīmē, ka dzinējs var radīt daudz lielāku vilci nekā citas pieejas.

Teorētiski šai detonācijai vajadzētu spēt virzīt lidmašīnu ar līdz pat 17 reizēm lielāku skaņas ātrumu, uzskata pētnieki, kas varētu būt pietiekami ātrs, lai kosmosa kuģis vienkārši izlidotu no atmosfēra , nevis jāķeras pie raķetēm.

Izaicinājums ir noturēt detonāciju pietiekami ilgi, lai nodrošinātu šādu lidojumu, un iepriekšējās eksperimentālās demonstrācijas ir beidzies tikai dažās milisekundēs. Galvenās grūtības, pēc Ahmeds teiktā, ir novērst detonācijas virzību augšup pret straumi degvielas avota virzienā, kur tā var izraisīt nopietnus bojājumus, vai tālāk lejup pa straumi, kur tā izgāzīsies.

'Vienmēr ir bijis jautājums: 'Nu, ja tu to tur kādu milisekundi, vai tu to turēji tikai uz laiku?'' sacīja Ahmeds. 'Jūs nezināt, vai esat stabilizējies vai nē.'

Lai noskaidrotu, vai viņi varētu uzlabot iepriekšējo rekordu, Ahmeds un viņa kolēģi uzbūvēja aptuveni 0,76 metrus garu kameru sēriju, kas sajauc un silda gaisu un ūdeņraža gāze pirms paātrināt to līdz hiperskaņas ātrumam un izšaut uz rampas.

Rūpīgi līdzsvarojot gaisa un degvielas maisījuma proporcijas, gāzes plūsmas ātrumu un rampas leņķi, tie spēja radīt detonāciju, kas palika fiksētā stāvoklī apmēram 3 sekundes.

Tas ir pietiekami ilgs laiks, lai apstiprinātu, ka detonācija tika stabilizēta fiksētā stāvoklī un netika virzīta uz augšu vai lejup, sacīja Ahmeds, kas ir pirmais, lielais solis ceļā uz reālas dzīves ODWE realizāciju.

Frenks Lu, Teksasas Universitātes Ārlingtonas mehānikas un kosmosa inženierijas profesors, kurš specializējas uz detonāciju balstītu dzinēju ražošanā, sacīja, ka stabilas detonācijas demonstrēšana ir nozīmīgs sasniegums. Lai izstrādātu praktisku dzinēju, pētniekiem tagad būs jāizstrādā, kā darboties dažādos ātrumos un augstumos un tikt galā ar degšanas nestabilitāti, ko izraisa tādas lietas kā nevienmērīga degvielas un gaisa sajaukšanās.

'Es domāju, ka izmeklētāji ir paveikuši izcilu darbu un ceram uz turpmākiem rezultātiem,' Lu teica Live Science.

Pētnieki savu eksperimentu veica tikai dažas sekundes, galvenokārt tāpēc, ka detonācijas intensitāte strauji grauj testa kameras stikla malas, skaidroja Ahmeds. Sākotnējās pārbaudēs viņiem bija jāizmanto stikls, lai varētu veikt detonācijas optiskos mērījumus, taču, ja viņi tos aizstātu ar metāla sāniem, viņiem vajadzētu būt iespējai detonēt daudz ilgāk, viņš teica.

Un daudzsološi, Ahmeds teica, ka testa aparāta struktūra neatšķiras no pilna mēroga ODWE konstrukcijas. Galvenais pētnieku izaicinājums tagad ir izstrādāt, kā viņi var mainīt trīs galvenās degvielas maisījuma sastāvdaļas, gaisa ātrumu un rampas leņķi, vienlaikus saglabājot detonācijas stabilitāti.

'Tagad mēs esam parādījuši, ka tas ir iespējams, tā ir vairāk inženierijas problēma, lai izpētītu, kā to uzturēt plašākā darbības jomā,' sacīja Ahmeds.

Saistīts saturs:

22 dīvainākie militārie ieroči

10 visu laiku bīstamākie kosmosa ieroči

7 tehnoloģijas, kas pārveidoja karadarbību

Šo rakstu sākotnēji publicēja Dzīvā zinātne . Izlasi oriģinālo rakstu šeit .

Populārākas Kategorijas: Tech , Vidi , Daba , Telpa , Veselība , Fizika , Neklasificēts , Skaidrotājs , Dabu , Viedoklis ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.